一種大量制備三維納米纖維支架的離心電紡裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明用于離心紡絲技術領域，特別是涉及一種大量制備三維納米纖維支架的離心電紡裝置。
【背景技術】
[0002]靜電紡絲技術是目前制備納米纖維最重要的方法。這一技術的核心是使帶電射流在靜電場中拉伸與變形，最終得到纖維狀物質，從而為高分子納米材料提供了一種新的加工方法。靜電紡絲技術具有操作簡便、適用范圍廣、生產效率相對較高的優(yōu)點，紡制出的納米纖維具有纖維細、比表面積大、孔隙率高等特點，因此靜電紡絲技術得到廣泛的應用。
[0003]傳統的靜電紡絲法多為直流電紡法，采用直流高壓電源產生直流電場，利用電場力將聚合物溶液或熔體從毛細管口處抽出形成射流，經過拉伸、鞭動、蒸發(fā)過程，最終得到納米級的纖維，但是傳統的靜電紡絲多采用有針式噴頭，結合滾筒式、鼠籠式或平板式收集器，生產效率極低，且因已沉積纖維造成電荷積累，同種電荷的排斥力影響后續(xù)的纖維沉積，制備的納米纖維通常只能形成二維結構且厚度有限，制備三維納米纖維支架仍然缺乏高效、高質的通用性工藝，這就限制了其在某些重要領域中的應用，比如納米纖維在組織工程支架、功能性復合材料等方面的應用。
[0004]現有技術也提出了幾種用于制備三維納米纖維支架的裝置，如專利CN201310026760.5，CN201110234233.4，但是其產量極低，就限制了其廣泛應用，因此大量制備三維納米纖維支架成為了研究的重點和發(fā)展趨勢。

【發(fā)明內容】

[0005]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種大量制備三維納米纖維支架的離心電紡裝置，其所需射流啟動電壓更低，纖維直徑更小，產量大幅度提高，可高效地獲得大量三維納米纖維支架，同時避免了噴頭堵塞的問題。
[0006]本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是:一種大量制備三維納米纖維支架的離心電紡裝置，包括高壓供電裝置、離心噴頭、敞開式旋轉接收裝置及驅動所述離心噴頭轉動的離心驅動機構，所述離心噴頭內部具有儲液腔，離心噴頭上設有在離心噴頭轉動時使儲液腔內的紡絲溶液或熔體噴出的出絲細孔，所述敞開式旋轉接收裝置包括轉軸、可驅動所述轉軸轉動的傳動裝置以及設在所述轉軸上的若干支撐臂，支撐臂隨轉軸轉動時可形成正對所述離心噴頭的碗狀回轉面，所述敞開式旋轉接收裝置設置多個，且多個所述敞開式旋轉接收裝置以所述離心噴頭為中心排列成環(huán)形，所述高壓供電裝置分別與離心噴頭和敞開式旋轉接收裝置連接，并可在所述離心噴頭和敞開式旋轉接收裝置間形成產生溶液射流或熔體射流所需的電場。
[0007]進一步作為本發(fā)明技術方案的改進，所述支撐臂采用彎曲的金屬片或金屬桿或塑料桿，各所述支撐臂均勻的分布在所述轉軸上并形成碗狀的爪結構。
[0008]進一步作為本發(fā)明技術方案的改進，所述多個敞開式旋轉接收裝置之間等間距設置，多個敞開式旋轉接收裝置與離心噴頭之間距離可調節(jié)。
[0009]進一步作為本發(fā)明技術方案的改進，所述離心噴頭呈圓筒狀，離心噴頭的外圓筒壁上開設若干出絲細孔，離心噴頭的頂部設有頂蓋，頂蓋的中部開設進料口。
[0010]進一步作為本發(fā)明技術方案的改進，所述離心驅動機構包括設在所述離心噴頭底部的旋轉軸和通過聯軸器與旋轉軸連接的第一電機。
[0011]進一步作為本發(fā)明技術方案的改進，所述傳動裝置包括輸出端與轉軸連接的第二電機，所述第一電機、第二電機均為可調速直流電機。
[0012]進一步作為本發(fā)明技術方案的改進，還包括罩在所述離心驅動機構頂部的絕緣外殼，所述絕緣外殼為中空的圓筒狀，絕緣外殼的頂部設有圓孔，所述旋轉軸穿過圓孔與離心嗔頭相連。
[0013]進一步作為本發(fā)明技術方案的改進，所述絕緣外殼的頂部設有可對離心噴頭加熱的加熱裝置。
[0014]進一步作為本發(fā)明技術方案的改進，所述高壓供電裝置包括高壓正壓電源和高壓負壓電源，所述高壓正壓電源與離心噴頭連接，所述高壓負壓電源通過導線依次與各敞開式旋轉接收裝置連接。
[0015]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明所揭示的大量制備三維納米纖維支架的離心電紡裝置，通過合理設置離心噴頭、離心驅動機構，并將敞開式旋轉接收裝置以所述離心噴頭為中心設置成環(huán)形，使得離心噴頭在離心驅動機構的驅動下作旋轉運動時，從出絲細孔噴射出的聚合物射流附加了離心力，離心力可以使納米纖維克服因已沉積纖維帶同種電荷造成的電荷排斥力，從而沉積成為三維結構，大大提高了纖維沉積的厚度，而且獲得的支架結構蓬松，密度小，更有利于組織工程應用中的細胞生長；聚合物射流在電場力和離心力的共同作用下被收集在敞開式旋轉接收裝置，通過將敞開式旋轉接收裝置設置成環(huán)形，增大了收集纖維的空間，從而實現三維納米纖維的大量制備，以滿足使用需求；創(chuàng)新地使用陣列式敞開式旋轉接收裝置，將離心電紡獲得的納米纖維進行三維收集，相比傳統平板收集器或者封閉式收集器，可有效地使因離心噴頭旋轉產生的氣流通過，而纖維被旋轉收集，從而避免產生反沖氣流，影響纖維沉積。相反地，氣流還可起到沉積導向作用，在氣流推力作用下可定向輔助納米纖維沉積，成為具有特定形狀、結構的三維纖維支架；采用無針式離心電紡，結合陣列式敞開式旋轉接收裝置，制備三維納米纖維支架，在電場力和離心力的共同作用下，所需射流啟動電壓更低，纖維直徑更小，產量大幅度提高，可高效地獲得大量三維納米纖維支架，同時避免了噴頭堵塞的問題。
【附圖說明】
[0016]下面結合附圖對本發(fā)明作進一步說明:
圖1是本發(fā)明紡絲原理結構示意圖；
圖2是本發(fā)明離心噴頭、離心驅動機構、絕緣外殼和加熱裝置結構示意圖。
【具體實施方式】
[0017]參照圖1、圖2，其顯示出了本發(fā)明之較佳實施例的具體結構。以下將詳細說明本發(fā)明各元件的結構特點，而如果有描述到方向(上、下、左、右、前及后)時，是以圖1所示的結構為參考描述，但本發(fā)明的實際使用方向并不局限于此。
[0018]本發(fā)明提供了一種大量制備三維納米纖維支架的離心電紡裝置，包括高壓供電裝置、離心噴頭1、敞開式旋轉接收裝置2及驅動所述離心噴頭1轉動的離心驅動機構，所述離心噴頭1內部具有儲液腔，離心噴頭1上設有在離心噴頭1轉動時使儲液腔內的紡絲溶液或熔體噴出的出絲細孔11，所述敞開式旋轉接收裝置2包括轉軸21、可驅動所述轉軸21轉動的傳動裝置22以及設在所述轉軸21上的若干支撐臂23，所述傳動裝置22包括輸出端與轉軸21連接的第二電機，所述第二電機為可調速直流電機。所述支撐臂23采用彎曲的金屬片或金屬桿或塑料桿，各所述支撐臂23均勻的分布在所述轉軸21上并形成碗狀的爪結構。支撐臂23隨轉軸21轉動時可形成正對所述離心噴頭1的碗狀回轉面，本發(fā)明創(chuàng)新地使用敞開式旋轉接收裝置2，將離心紡絲獲得的納米纖維進行三維收集，相比傳統平板收集器或者封閉式收集器，可有效地使離心噴頭旋轉產生的附加氣流通過，從而避免產生反沖氣流，影響纖維沉積。相反地，氣流還可在一定程度起到沉積導向作用，定向輔助電紡絲獲得的納米纖維沉積，成為具有特定形狀、結構蓬松的三維纖維支架。所述敞開式旋轉接收裝置2設置多個，且多個所述敞開式旋轉接收裝置2以所述離心噴頭1為中心排列成環(huán)形，所述高壓供電裝置分別與離心噴頭1和敞開式旋